Misure Meccaniche e Termiche

Temperatura

• I principali effetti che gli strumenti utilizzano per misurare le temperature sono:
  1. dilatazione del corpo misuratore
  2. variazione della resistenza
  3. variazione caratteristica semiconduttiva
  4. variazione di tensione (J.t.d.c.)
  5. variazione della radiazione emessa (uso pirometri)

DILATAZIONE DI GAS

Bulbo con gas immerso nell'ambiente di misura. Tubo a U contenente mercurio e scala graduata. La pressione del gas preme sul mercurio creando un (dislivello) che risente proporzionalmente delle temperature.

DILATAZIONE LIQUIDO -75 ÷ 700°C

Bulbo e capillare in vetro. Il campo di misura dipende dal liquido (punto di solidificazione ad evaporazione). Thermometro a dilatazione lineare conta della dilatazione del vetro (e ≅ 21%).

TENSIONE DI VAPORE 0 ÷ 250°C

Bulbo contenente liquido e vapore in equilibrio. Al variare della temperatura varia il rapporto fra le quantità di fase liquida e fase vapore. Il bulbo è connesso ad un manometro Bourdon (deformazione in base alla pressione). La deformazione è da interpretare tramite una scala graduata. Un esempio sono gli SPRUNIER.

PRESSIONE DI LIQUIDO -30 ÷ 600°C mm Hg; 350°C al massimo

Efficienza di alcoolico e quelle a tensione di vapore. Bulbo, capillare e molla Bourdon riempiti solo di liquido.

Metalli a dilatazione differenziale

Due lamine di diverso materiale saldate tra loro e incurvate ad un estremo. Il diverso coefficiente di dilatazione comporta una dilatazione non rettilinea. Usato per rilevare l'massima temperatura nella refrigerazione (fornire con soli stati: ON e OFF). Ampio spostamento è quindi possibile introdurre una scala graduata e un indicatore (lametta) all'estremità libera.

Termocoppie

-200°C ÷ 1200°C. Due materiali differenti collegati. Se i due giunti si trovano a diverse temperature si crea una f.e.m. Differenza di temperatura di un giunto lo si forma e si deduce la temperatura del secondo giunto. I materiali più utilizzati sono ferro (+) e costantana (-) con un potere termoelettrico di 95 mV/°C.

Termopila

È la serie di più termocoppie. Utilizzato per misura dell'irraggiamento: giunto freddo all'ombra e giunto caldo esposto della radiazione. Tramite effetto Peltier, se applico una corrente è possibile trasferire il calore da un punto ad un altro (raffreddamento circuiti: 'elettronica').

Termoresistenza

Essendo la resistenza elettrica funzione della temperatura, l'elemento di misura viene alimentato ad una tensione nota e viene misurato la corrente passante nel circuito di misura. Esistono anche altri metodi per la misura di resistenza (vedi misure elettriche).

Livello

• TUBO DI VETRO

  • Sfrutta il principio dei vasi comunicanti. È necessario che il tubo sia trasparente allo stesso pressione.
  • È uno specifico del liquido se lo stesso nel tubo e nel serbatoio (L1d1g= L2d2g).
  • Importante è che tubo e serbatoio siano comunicabili.
  • Affinché il livello del tubo di vetro sia identico al livello presente nel serbatoio.
  • Sollevamento si utilizzeranno moduli di lunghezza 60-70 cm.

• RIFRAZIONE NEL VETRO TEMPERATO

  Livello sgomento a 45° permette alla luce di essere assorbita dalla fase liquida ed essere riflesso dalla fase vapore.

• PRESSIONE DIFFERENZIALE

  Colonna con due tubi concentrici esterno al rispetto.

  L1 livello serbatoio; L2 livello colonna interna; L0 livello colonna esterna. Nota la differenza di pressione tra tubo interno ed esterno abbiamo L1 ≥ L2 ≥ L3 con un riflesso di vapore.

  Se Ø3= Ø2+ Ø4, altrimenti tener fermo il presente che rif.+ Ø e quindi L1= L2d2/d3 (d1c= d2c). Da notare che a L2=0 ho la massima ΔP, e viceversa.

• BUBBOLATORE

  Compressore alimenta un tubo manometrico e la vasca (aperta) soggetta a misura. Al variare del livello della vasca varia la pressione nei condotti e quindi il livello del fluido manometrico. In base a per specifica si incrementa il sbal del tubo manometrico nella H della vasca.

Contatori Volumetrici

Non permettono una lettura istantanea. Del tutto simili a turbine volumetriche il cui funzionamento a sezione di vuoto. Il fluido mette in rotazione degli ingranaggi o in generale dei capsulismi volumetrici. Caso particolare sono i contatori domestici, che presentano da due a quattro camere separate da membrane che azionano leverismi che permettono il conteggio dei volumi.

Contatori a Turbina

Come i contatori volumetrici, si riscontrano analogie con le turbine. Il fluido mette in rotazione organi rotabili che, tramite leverismi, mettono in azione i cambi di un numeratore.

Rotametri

Tratto di tubazione verticale o con immersioni all'interno un galleggiante sottoposto a 3 forze: peso, spinta idrostatica, differenza di pressione sotto e sopra. Per ogni portata ho una sola altezza che mi rende stabile il galleggiante (in base alla velocità di equilibrio della vione contrastata).

Elettromagnetico

È necessario che il fluido non sia un isolante. Applicando un campo magnetico si può misurare una differenza di potenziale agli estremi della tubazione. Si ricorda che _{⃗ AB} , quindi la direzione del fluido è perpendicolare al piano generato dalla corrente e dal contatto elettrico. Il campo magnetico deve essere variabile!!!

Misure analitiche

• Conduttività

Due elettrodi (oro e rame) inserti nella vasca dove è presente il liquido conduttore. Applicando una tensione nota e misurando la corrente si determina la resistività del volume di fluido tra gli elettrodi (per eventuale dispersione) ideale sarebbe se gli elettrodi fossero concentrici e tutto il volume campione fosse compreso tra gli elettrodi.

• Torbidity

È possibile confrontare il fluido campione e il fluido in esame tramite la misura di sospensione riferita al SiO₂.

Altro metodo si basa sulla emissione di un raggio luminoso che percorre la miscela, in fondo si trova un fotodiodo che rileva le luce che non viene deviata da materiale in sospensione. È possibile conoscere il colore tramite la lunghezza d'onda (riflessa).

• Cromatografia

Permette di rilevare la composizione di una miscela. Un fluido di trasporto (eluent) trasporta la miscela in un tubo con all'interno un materiale poro selettore, a seconda delle componenti che si desiderano rilevare, il quale rallenta in modo diverso le componenti della miscela. In fondo al tubo un rilevatore misura la concentrazione di ogni componente che arriverà distanziato dagli altri di un certo tempo. Se

Controlli non distruttivi

• LIQUIDI PENETRANTI

  Si pulisce il pezzo da controllare, lo si copre di liquido di contrasto, si asciuga, si sperge un altro liquido che fa lasciare colorata la parte di pezzo in anomalia presente il liquido di contrasto. Ribava eventuali deformità o cavità.

• MAGNETOSCOPICI

  Permette di rilevare rotture interne nei materiali magnetici (prevalentemente quelle perpendicolari alle linee di flusso che creano trasfere). Si crea un flusso magnetico all'interno del compione e si verificano le linee di flusso esterno con polveri magnetiche (luminio di torere).

• CORRENTI INDOTTE

  Si crea un campo magnetico esterno al compione. La presenza di anoni provoca la variazione di resistività del materiale (variazione delle impedenze). Necessario ammalaggio o compione sano per il confronto.

• ULTRASUONI

  Uno o due elementi piezoelettrici. La presenza di cavità interne deviano o riflettono l'onde sonode. È possibile inclinare la sonda cambiando l'astrine. Tra sonda e compione, si può frapporre l'O2 per una adeguata distribuzione delle onde sonore.